Thèse soutenue

Modélisation multi échelle de la fissuration dans les matériaux micro structurés quasi-fragiles et élastoplastiques : optimisation topologique, matériaux imprimés en 3D et modèles issus d'imageries
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Auteur / Autrice : Pengfei Li
Direction : Julien Yvonnet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique
Date : Soutenance le 16/12/2020
Etablissement(s) : Paris Est
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Modélisation et simulation multi échelle (Marne-la-Vallée) - Laboratoire Modélisation et simulation multi échelle (Marne-la-Vallée)
Jury : Président / Présidente : Corrado Maurini
Examinateurs / Examinatrices : Julien Yvonnet, Anthony Gravouil, John Dolbow, Christelle Combescure, Pierre-Olivier Bouchard, Michel Bornert
Rapporteurs / Rapporteuses : Anthony Gravouil, John Dolbow

Résumé

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Cette thèse a pour objectif de développer des méthodologies de modélisations numériques pour représenter l'endommagement dans les composites quasi-fragiles et élastoplastiques, possiblement obtenus par des procédés de fabrication additive comme l'impression 3D. Nous développons des approches de champ de phase pour modéliser la fissuration et proposons plusieurs nouvelles extensions et applications aux composites. Premièrement, après avoir validé des modèles de champs de phase élastoplastiques sur des résultats expérimentaux, nous étendons ces modèles à l'endommagement aux interfaces, qui est primordial dans les composites. Dans une deuxième partie, nous développons des méthodes de design des microstructures en vue de résister à la fracturation, pour des composites quasi-fragiles ou élastoplastiques. Pour cela, nous combinons la méthode de champ de phase avec des techniques de type optimisation topologique (BESO et SIMP). Ensuite, des modèles sont présentés pour représenter la fissuration dans les composites élastoplastiques polymer-fibres de verres imprimés en 3D, caractérisés par une forte anisotropie du fait de leur texture par couche. Pour cela, nous développons un modèle original de fissuration anisotrope basée sur la méthode champ de phase dans un cadre élastoplastique pour l'échelle macroscopique. Enfin, des images expérimentales de composites imprimés en 3D obtenues par micro tomographie sont directement utilisées pour modéliser les phénomènes complexes de fissuration à l'échelle de la microstructure